MUDANÇA DE REFERENCIAL E ATUALIZAÇÃO DE...
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IV Simpósio Brasileiro de Geomática – SBG2017
II Jornadas Lusófonas - Ciências e Tecnologias de Informação Geográfica - CTIG2017
Presidente Prudente - SP, 24-26 de julho de 2017
p. 543-550
F. L. S. Braga; W. R. Dal Poz ISSN 1981-6251
MUDANÇA DE REFERENCIAL E ATUALIZAÇÃO DE COORDENADAS
ENTRE O IGS14 (ITRF2014) E O SIRGAS2000 (ITRF2000)
FRANCIELE LÚCIA SILVA BRAGA2
WILLIAM RODRIGO DAL POZ1,2
Universidade Federal de Viçosa - UFV
Centro de Ciências Exatas – CCE
Departamento de Engenharia Civil, Viçosa, MG1
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil2
[email protected], [email protected]
RESUMO – O IGS (International GNSS Service) adotou no final de janeiro de 2017, o mais novo sistema
de referência, o IGS14, que é baseado na última materialização do ITRS (International Terrestrial
Reference System), o ITRF2014. O objetivo deste estudo foi aplicar os conceitos ligados às etapas do
processo de transformação de referenciais e atualização de coordenadas, do sistema de referência oficial do
Brasil, o SIRGAS2000, para o mais novo referencial utilizado pelo IGS, o IGS14 (ITRF2014), empregando
parâmetros fornecidos pelo IGN (Institut National de L’Information Géographique et Forestière). Desta
forma, foram estimadas as coordenadas de 29 estações da RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento
Contínuo dos Sistemas GNSS) no serviço IBGE-PPP online, referenciadas ao IGS14, época 2017,16. As
coordenadas estimadas foram comparadas com as coordenadas de referência das estações (SIRGAS2000,
época 2000,4), de três formas distintas: 1. Referenciais e épocas incompatíveis; 2. Compatibilização apenas
dos referenciais; e 3. Referenciais e épocas compatíveis. As discrepâncias das coordenadas reduziram em
média na ordem de 8mm com o processo de compatibilização de referenciais. No entanto, o fator
predominante na alteração das coordenadas planimétricas se refere à sua evolução temporal. Portanto, os
resultados reforçam a importância de compatibilizar os referenciais e épocas em trabalhos de precisão.
Palavras chave: IGS14, ITRF2014, SIRGAS2000, GNSS, Serviços de PPP online, Transformação de
referenciais, Atualização de coordenadas.
ABSTRACT - The IGS (International GNSS Service) adopted at the end of January 2017, the newest
reference system, the IGS14 which is based on the latest embodiment of the ITRS (International Terrestrial
Reference System), the ITRF2014. The objective of this study was to apply the concepts related to the steps
of the referential transformation and coordinates updating, from Brazil’s official reference system,
SIRGAS2000, to the new referential used by IGS, IGS14 (ITRF2014), using parameters provided by IGN
(Institut National de L’Information Géographique et Forestière). Thus, the coordinates of 29 stations of
the RBMC (Brazilian GNSS Systems Continuous Monitoring Network) were estimated in the online IBGE-
PPP service, referenced to IGS14, epoch 2017.16. Then, they were compared with the reference coordinates
of the stations (SIRGAS2000, epoch 2000.4), in three different ways: 1. Incompatible referential and
epochs; 2. Referentials only compatibilization; and 3. Compatible referentials and epochs. The planimetric
discrepancies reduced on average by 8mm with the process of compatibility of referentials. However, the
predominant factor in the change in planimetric coordinates refers to their temporal evolution. Therefore,
the results reinforce the importance of making the referential and epochs compatible in precision works.
Key words: IGS14, ITRF2014, SIRGAS2000, GNSS, online PPP services, Transformation of referentials,
Coordinate update.
.
1 INTRODUÇÃO
O IGS adotou no final de janeiro de 2017 (semana
GPS 1934) o mais novo referencial, denominado IGS14.
Este referencial é baseado na última materialização do
ITRS (International Terrestrial Reference System), o
ITRF2014 (REBISCHUNG & SCHMID, 2016).
O IGS14 é formado por uma rede de 252 estações de
referência. Em comparação com o IGb08, o IGS14 contém
65 novas estações, localizadas principalmente em áreas
anteriormente cobertas escassamente (REBISCHUNG,
2016).
A atualização do IGS14 alinhará os produtos IGS com
o ITRF2014, e aumentará a acurácia desse alinhamento,
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integrando estações de referência adicionais com
coordenadas mais precisas e atualizadas (IGS, 2017).
Em vista disso, desde do dia 29 de janeiro de 2017, as
coordenadas dos satélites obtidas por meio da utilização
das efemérides precisas do IGS se encontram referidas ao
IGS14 (IGS, 2017). Em outras palavras, desde o dia
29/01/2017, todo o serviço de Posicionamento Por Ponto
Preciso online, incluindo o IBGE PPP online, passou a
fornecer as coordenadas estimadas referenciadas ao IGS14.
Desta forma, o IBGE passou a utilizar novos parâmetros de
transformação que relacionam o IGS14 e o SIRGAS2000.
Porém, destaca-se que há outra possibilidade para
realizar a transformação de referencial e atualização de
coordenadas entre o IGS14, época de coleta dos dados, e o
SIRGAS2000, época 2000,4. Este processo consiste em
utilizar os parâmetros de transformação disponibilizados
pelo IGN (Institut National de L’Information
Géographique et Forestière) (IGN, 2017). Esses
parâmetros de transformação permitem transformar o
referencial e atualizar as coordenadas entre os vários
ITRFs. Neste caso, considera-se a compatibilidade entre o
IGS14 e o ITRF2014 (REBISCHUNG, 2016) e entre o
SIRGAS2000 e o ITRF2000 (WESTON & SOLER, 2012).
Este trabalho tem como objetivo transformar o
referencial e atualizar as coordenadas de 29 estações da
RBMC (Rede Brasileira de Monitoramento Contínuo dos
Sistemas GNSS), referenciadas em SIRGAS2000, época
2000.4, para o IGS14, época de coleta dos dados. Na
sequência, essas coordenadas serão comparadas com as
estimadas pelo IBGE PPP online, que foram estimadas no
referencial IGS14, época de coleta dos dados. Desta forma,
as coordenadas serão comparadas no mesmo sistema e
época de referências, permitindo, desta forma, avaliar os
novos parâmetros de transformação que relacionam o
ITRF2014 (IGS14) com as materializações anteriores.
Além disso, também foram analisados os
deslocamentos destas 29 estações, em relação a sua
evolução temporal, ou seja, no intervalo de tempo entre a
época de determinação de suas coordenadas de referência
(época 2000,4) e a época de interesse (época 2017,16). Para
realização desta análise foram realizados dois
procedimentos: primeiramente as coordenadas estimadas e
as de referência das estações são comparadas em diferentes
sistemas de referência e épocas; após, as coordenadas
oficiais e estimadas são comparadas no mesmo sistema de
referência (IGS14), entretanto em épocas distintas.
2 METODOLOGIA DO TRABALHO
No desenvolvimento deste trabalho foram utilizadas
as coordenadas de referência de 29 estações pertencente à
RBMC (Tabela 1), disponibilizadas pelo IBGE em seus
respectivos descritivos, no referencial SIRGAS2000,
época 2000,4.
Além disso, também foram utilizadas observáveis
GNSS (arquivos RINEX) com o intervalo de rastreio de 24
horas, destas 29 estações, para o dia 1 de março de 2017.
Com esses arquivos foi realizado o pós processamento no
IBGE PPP online (IBGE-PPP, 2017).
A rotina para transformação de referenciais e
atualização de coordenadas, além dos cálculos das
discrepâncias planimétricas e altimétricas foram realizados
empregando o software Matlab versão R2012b, licença do
Departamento de Engenharia Civil (DEC), da
Universidade Federal de Viçosa (UFV).
Tabela 1 – Estações da RBMC utilizadas neste estudo.
Estações da RBMC
BEPA NAUS SALU
BOAV PBJP SAVO
BRAZ PITN SCCH
BRFT POLI SCFL
CEFE POVE SPAR
CUIB RECF SPBO
MABB RIOB TOPL
MAPA RIOD UFPR
MGBH RSAL VICO
MGRP RSPE
As coordenadas estimadas no IBGE-PPP foram
estimadas no referencial IGS14 (ITRF2014), na época de
coleta dos dados, ou seja, na época 2017,16 (01/03/2017 –
dia do ano 60). Desse modo, estas coordenadas estimadas
foram comparadas com as coordenadas de referência das
estações da RBMC, de acordo com três formas distintas:
Primeira forma: realizou-se o cálculo das
discrepâncias das coordenadas obtidas no pós-
processamento PPP (IGS14, época de coleta dos
dados), em relação às coordenadas oficiais das
estações, sendo estas referenciadas ao
SIRGAS2000, época 2000,40;
Segunda forma: as coordenadas estimadas
(IGS14, época de coleta dos dados) foram
comparadas com as coordenadas oficiais, porém,
transformadas para o IGS14, época 2000,4, e;
Terceira forma: coordenadas estimadas (IGS14,
época de coleta dos dados) foram comparadas
com as coordenadas oficiais, porém,
transformadas e atualizadas para o IGS14, época
de coleta dos dados (2017,16).
Considerando a primeira forma, as discrepâncias entre
as coordenadas estimadas (IGS14, época 2017,16) e as de
referências (SIRGAS2000, época 2000,40), estarão
relacionadas, tanto em relação aos referenciais distintos,
quanto as épocas distintas, fazendo com que as
coordenadas que foram estimadas em uma determinada
época (no caso, SIRGAS2000, época 2000,4), alterem com
o tempo (ALMEIDA et al., 2016; RAMOS, 2015).
Na segunda forma, foi realizada a compatibilização de
referencial entre as coordenadas estimadas e as de
referência. Este procedimento possibilita que seja
analisado o deslocamento das estações no intervalo de
tempo entre a época de determinação das coordenadas de
referência e a época de interesse, em consequência ao
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movimento da placa tectônica (CARVALHO & DAL
POZ, 2014).
Na terceira forma, foi realizada a compatibilização de
referencial entre as coordenadas estimadas (SIRGAS2000
para IGS14) em conjunto com a compatibilização de
épocas (época 2000,4 para 2017,16). As etapas do processo
de transformação de referencial e atualização de
coordenadas, empregadas neste trabalho, consiste em:
primeiramente são atualizados os parâmetros de
transformação para a época de interesse; em seguida
realiza-se a transformação de coordenadas; e por fim, as
coordenadas são atualizadas, sendo que para tal, deve-se
ter conhecimento da velocidade da estação.
Uma descrição resumida dos principais passos é
apresentada na sequência.
A etapa de atualização dos parâmetros da época
inicial t0 para a época t, pode ser obtida através da Equação
1 (ITRF, 2017b) e (MONICO, 2008):
𝑃(𝑡) = 𝑃𝑡0 + ��(𝑡−𝑡0) →
(
𝑇𝑋(𝑡)
𝑇𝑌(𝑡)
𝑇𝑍(𝑡)𝑆(𝑡)
𝑒𝑋(𝑡)
𝑒𝑌(𝑡)
𝑒𝑍(𝑡))
=
(
𝑇𝑋(𝑡0)
𝑇𝑌(𝑡0)
𝑇𝑍(𝑡0)𝑆(𝑡0)
𝜀𝑋(𝑡0)
𝜀𝑌(𝑡0)
𝜀𝑍(𝑡0))
+
(
��𝑋��𝑌��𝑍��𝜀��𝜀��𝜀��)
(𝑡 − 𝑡0)
onde:
𝑃: é a taxa de variação dos parâmetros.
𝑇: é o vetor das translações em X, Y e Z entre os dois referenciais, dadas em metros;
s: é o fator de escala entre os dois referenciais,
adimensional, dado em ppb;
ε: é a matriz das rotações diferenciais em torno dos eixos
X, Y e Z, dadas em radianos;
��, �� 𝑒 𝜀 : são as taxas de variações em translação, fator de
escala, e rotação no ITRF com relação ao tempo.
Em seguida, realiza-se a transformação entre os
sistemas de referência, por meio de três translações, três
rotações e um fator de escala. De acordo com as
convenções do IERS (2010), a expressão matemática para
transformar as coordenadas no sistema origem (𝑡0) para o
sistema destino (d) é dado pela Equação 2, sendo que as
coordenadas dos pontos nos dois sistemas devem estar na
mesma época.
[𝑋𝑌𝑍]
𝑑
= [𝑋𝑌𝑍]
𝑡0
+ [
𝑇𝑋𝑇𝑌𝑇𝑍
] + [
𝑆 −𝜀𝑍 𝜀𝑌𝜀𝑍 𝑆 −𝜀𝑋−𝜀𝑌 𝜀𝑋 𝑆
] [𝑋𝑌𝑍]
𝑡0
A última etapa refere-se à atualização das
coordenadas das estações da época (t0) para a época de
interesse (t) pode ser realizada de acordo com a Equação 3
(SIRGAS, 2017a):
𝑋(𝑡) = 𝑋(𝑡0) + 𝑉𝑋(𝑡 − 𝑡0)
𝑌(𝑡) = 𝑌(𝑡0) + 𝑉𝑌(𝑡 − 𝑡0)
𝑍(𝑡) = 𝑍(𝑡0) + 𝑉𝑍(𝑡 − 𝑡0)
onde:
t: época de interesse;
t0: época de origem;
X(t0),Y(t0),Z(t0): coordenadas cartesianas geocêntricas de uma estação na época de origem;
X(t),Y(t),Z(t): coordenadas cartesianas geocêntricas de uma estação na época de destino.
VX, Vy e VZ : Vetor velocidade do ponto X(t0),Y(t0),Z(t0), na época de origem.
Os parâmetros de transformação que relacionam o ITRF2005 e o ITRF2000, na época 2000,0, são fornecidos por Altamimi et al. (2007). Analogamente, parâmetros de transformação que relacionam o ITRF2008 e o ITRF2005, na época 2005,0, são fornecidos por Altamimi et al. (2012). A Tabela 2 apresenta os novos parâmetros de transformação que relacionam o ITRF2008 e o ITRF2014.
Tabela 2 - Parâmetros de transformação do ITRF2014 para ITRF2008, época 2010,0. Fonte: (ITRF, 2017a)
TX TY TZ s εX εY εZ ( mm) (mm) (mm) (ppb) (mas) (mas) (mas)
1,6 1,9 2,4 0,02 0,000 0,000 0,000
±0,2 0,1 0,1 0,02 0,006 0,006 0,006
(mm /ano)
(mm /ano)
(mm /ano)
(ppb /ano)
(mas /ano)
(mas /ano)
(mas /ano)
0,0 0,0 -0,1 0,03 0,000 0,000 0,000
±0,2 0,1 0,1 0,02 0,006 0,006 0,006 *mas: milisegundo de arco
As componentes do vetor velocidade das estações
(Vx, Vy e Vz), necessárias para a atualização de
coordenadas foram calculadas empregando o modelo
VEMOS2009 (modelo de velocidades para América do Sul
e Caribe), este modelo corresponde a uma grade de 1°x1°
com velocidade horizontal conhecida (DREWES &
HEIDBACH, 2012). Salienta-se que, devido ao VEMOS
calcular as velocidades referenciadas ao ITRF2005, foi
necessário realizar a mudança de referencial de velocidade
do ITRF2005 para o ITRF2008, e posteriormente do
ITRF2008 para o ITRF 2014 (ver fluxograma ilustrado na
Figura 1). Essa etapa foi calculada de acordo com a
Equação 4 (SOLER & SNAY, 2004).
[
𝑉𝑋𝑉𝑌𝑉𝑍
]
𝑑
= [
𝑉𝑋𝑉𝑌𝑉𝑍
]
𝑡0
+ [
𝑇𝑥��𝑌��𝑍
] + [
�� −𝜀𝑍 𝜀��𝜀�� �� −𝜀��−𝜀 𝑌 𝜀�� ��
] [𝑋𝑌𝑍]
𝑡0
A Figura 1, representa um fluxograma das etapas
para transformação de referencial e atualização de
coordenadas aplicado nesse estudo.
(3)
(1)
(2) (4)
TY TZ εX εY �� εZ TX
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Figura 1 - Fluxograma realizado para transformação de
referencial e atualização das coordenadas de referência.
Visto que todas as coordenadas estimadas estão
referenciadas ao IGS14 e são cartesianas, empregou-se a
transformação das coordenadas cartesianas para
coordenadas geodésicas (ϕ, λ, h), no mesmo referencial,
sendo o elipsoide de referência o GRS80.
No cálculo da discrepância da resultante
planimétrica, foram utilizadas as coordenadas geodésicas
(ϕ, λ). As Equações 5 a 10 demonstram como foram obtidas
as discrepâncias da resultante planimétrica em unidades
métricas, considerando o elipsoide GRS80.
|𝛥𝜙(𝑔𝑟𝑎𝑢𝑠)𝛥𝜆(𝑔𝑟𝑎𝑢𝑠)
| = |𝜙(𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑎) − 𝜙(𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟ê𝑛𝑐𝑖𝑎)𝜆(𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑎) − 𝜆(𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟ê𝑛𝑐𝑖𝑎)
|
|𝛥𝜙(𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠)𝛥𝜆(𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠)
| = |𝑀 ∗ 𝛥𝜙(𝑟𝑎𝑑)
𝑁 ∗ cos 𝜙 ∗𝛥𝜆(𝑟𝑎𝑑)|
Sendo M o raio de curvatura da seção meridiana
(Equação 7) e N o raio de curvatura da seção primeiro
vertical (Equação 8), dados por:
𝑀 =𝑎(1 − 𝑒2 )
(1 − 𝑒2 𝑠𝑒𝑛2��)32
𝑁 =𝑎
(1 − 𝑒2 𝑠𝑒𝑛2��)12
e2 = 𝑎2 − 𝑏2
𝑎2
onde:
e2 : Segunda excentricidade;
��: Latitude média das coordenadas estimadas;
a = 6.378.137,000 m ( semi-eixo maior do GRS80);
b = 6.356.752,314 m ( semi-eixo menor do GRS80).
Discrepância planimétrica em metros é dada pela
Equação 10:
𝑇 = √𝛥𝜙(𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠)2 + 𝛥𝜆(𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠)
2
Adjacente, a discrepância altimétrica em metros é
obtida através da Equação 11:
𝛥ℎ(𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠) = ℎ(𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑑𝑎)−ℎ(𝑟𝑒𝑓𝑒𝑟ê𝑛𝑐𝑖𝑎)
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados referentes às discrepâncias
planimétricas para as vinte nove estações são ilustrados
através das Figuras 2, 3 e 4. Já as discrepâncias altimétricas
foram ilustradas através das Figuras 5, 6 e 7. Todos os
gráficos foram construídos com escala em unidade métrica,
com amplitude igual a 0,25 metros (valor padronizado para
facilitar a comparação visual).
A Figura 2, refere-se as discrepâncias planimétricas
entre as coordenadas estimadas no serviço IBGE-PPP
online (IGS14, época 2017,16) em relação às coordenadas
oficiais (SIRGAS2000, época 2000,40). Desse modo, a
Figura 2 ilustra as discrepâncias entre as coordenadas
oficiais e estimadas, sem considerar a compatibilização de
referenciais e épocas.
Figura 2 - Discrepâncias planimétricas entre as
coordenadas estimadas (IGS14, época 2017,16) e as de
referência (SIRGAS2000, época 2000,40).
Analisando a Figura 2, nota-se que 96,5% das
discrepâncias planimétricas foram maiores que 0,20
metros. Salienta-se que essas discrepâncias estão
relacionadas tanto, em relação aos referenciais distintos,
quanto a evolução temporal das coordenadas entre a época
2000,40 para época 2017,16.
A Figura 3 ilustra a segunda forma de análise, ou
seja, a comparação entre as coordenadas estimadas (época
2017,16) e as de referência (época2000,40), ambas no
mesmo referencial (IGS14). Portanto, na Figura 3 foi
(8)
(5)
(9)
(6)
(11)
(10)
(7)
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considerada a compatibilização de referenciais a partir dos
parâmetros de transformação disponibilizados pelo IGN.
Desse modo, as discrepâncias planimétricas encontradas
nesta etapa demostram o deslocamento das estações no
intervalo de tempo entre 2000,40 para 20017,16, em
consequência ao movimento da placa tectônica Sul
Americana.
Figura 3 - Discrepâncias planimétricas entre as
coordenadas estimadas (IGS14, época 2017,16) e as de
referência (IGS14, época 2000,40).
Ressalta-se que as diferenças encontradas entre a
Figura 2 e 3, refletem a mudança de referencial do
SIRGAS2000 para o IGS14. Nota-se que a diferença não é
significativa, em torno de 8 milímetros em todas as
estações.
A Figura 4 corresponde a comparação entre as
coordenadas estimadas e as de referência das estações,
ambas referenciadas ao IGS14, época 2017,16. Portanto, a
Figura 4 reflete a qualidade dos parâmetros utilizados pelo
IGN, na transformação dos referenciais do ITRF2000 para
ITRF2014, em conjunto com o processo de atualização das
coordenadas (época 2000,4 para época 2017,16).
Figura 4 - Discrepâncias planimétricas entre as
coordenadas estimadas e as de referência, ambas
referenciadas ao IGS14 época 2017,16.
Analisando os resultados da Figura 4, 68,9% das
discrepâncias planimétricas foram menores que 0,02
metros (2 centímetros). Deste modo, nota-se a importância,
do processo de transformação de referencial e atualização
de coordenadas em aplicações geodésicas de alta precisão
A Figura 5 refere-se as discrepâncias altimétricas
entre as coordenadas estimadas no serviço IBGE PPP
online (IGS14, época 2017,16) em relação as coordenadas
oficiais (SIRGAS2000, época 2000,40). Desta forma, os
resultados apresentados na Figura 5, foram obtidos sem
considerar a compatibilização de referenciais e épocas.
Figura 5 - Discrepâncias altimétricas entre as coordenadas
estimadas (IGS, época 2017,16) e as de referência
(SIRGAS2000, época 2000,40).
Analisando a Figura 5, nota-se que 89,6% das
discrepâncias altimétricas foram menores que 0,05 metros,
portanto, valores bem menores se comparados com as
discrepâncias planimétricas (Figura 2).
A Figura 6 refere-se as discrepâncias altimétricas
entre as coordenadas estimadas (época 2017,16) e as de
referência (época2000,40), ambas no mesmo referencial
(IGS14). Portanto, nos resultados apresentados na Figura
6, houve a compatibilização dos referenciais, ou seja, as
coordenadas oficiais foram transformadas para o mesmo
sistema de referência das coordenadas estimadas (IGS14).
Figura 6 - Discrepâncias altimétricas entre as coordenadas
estimadas (IGS14, época 2017,16) e as de referência (IGS,
época 2000,40).
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Analisando os resultados, nota-se que as mudanças
entre as Figuras 5 e 6, relativas as mudanças dos
referenciais do SIRGAS2000 para o IGS14, alteraram as
coordenadas na ordem de 9 mm
A Figura 7 corresponde as discrepâncias
altimétricas entre as coordenadas estimadas e as de
referência das estações, ambas referenciadas ao IGS14,
época 2017,16. Isto é, as coordenadas de referência das
estações foram transformadas para o IGS14, empregando
os parâmetros do IGN, e posteriormente atualizadas para
época 2017,16. E por fim, comparadas com as coordenadas
estimadas (IGS14, época 2017,16).
Figura 7 - Discrepâncias altimétricas entre as coordenadas
estimadas e as de referência, ambas referenciadas ao IGS14
época 2017,16.
Analisando as Figuras 6, e 7, nota-se que as
discrepâncias altimétricas não apresentaram diferenças
entre as metodologias propostas neste estudo. Salienta-se
que o modelo de velocidade VEMOS2009 só é valido para
movimentos horizontais, como se encontra declarado na
página oficial do SIRGAS (SIRGAS, 2017b). Portanto,
não é possível analisar a evolução temporal na componente
altimétrica.
Ressalta-se que o IBGE-PPP fornece no arquivo
*.SUM (arquivo dos resultados de processamento) os
parâmetros de transformação entre IGS14 para
SIRGAS2000 (Tabela 3). Além disso, não é necessário
atualizar os parâmetros para uma época específica, pois as
variações temporais são nulas.
Tabela 3 - Parâmetros de transformação entre os sistemas
de referência IGS14 (ITRF2014) para o SIRGAS2000,
época 2017,2. Fonte: (IBGE, 2017)
TX TY TZ s εX εY εZ (cm) (cm) (cm) (ppb) (mas) (mas) (mas)
0,26 0,18 -0,61 -0,05 0,308 0,106 -0,096
(cm /ano)
(cm
/ano)
(cm /ano)
(ppb /ano)
(mas /ano)
(mas /ano)
(mas /ano)
0,0 0,0 0,0 0,0 0,000 0,000 0,000
O IBGE também fornece no arquivo *.SUM as
coordenadas cartesianas no SIRGAS2000, na época do
levantamento. A Figura 8 ilustra a comparação entre as
coordenadas estimadas (época 2017,2) e as de referência
(época2000,40), ambas no mesmo referencial
(SIRGAS2000).
Figura 8 - Discrepâncias planimétricas entre as
coordenadas estimadas (SIRGAS2000, época 2017,2)
fornecidas no arquivo *.SUM e as de referência
(SIRGAS2000, época 2000,40).
Analisando as Figuras 2 e 8, nota-se que o efeito da
mudança de referencial do IGS14 para o SIRGAS2000,
empregando os parâmetros de transformação do IBGE-
PPP foi em torno de 0,014m (1,4cm).
A Figura 9 corresponde a comparação entre as
coordenadas estimadas e as de referência das estações,
ambas referenciadas ao SIRGAS2000, época 2000,40.
Portanto, as coordenadas estimadas (IGS14, época 2017,2)
foram transformadas para SIRGAS2000, empregando os
parâmetros fornecidos pelo IBGE-PPP (Tabela 3), e
atualizadas para época de referência (2000,4). Salienta-se
que o IBGE-PPP também utiliza VEMOS2009 para o
processo de atualização de coordenadas (IBGE, 2017).
Figura 9 - Discrepâncias planimétricas entre as
coordenadas estimadas e as de referências, ambas
referenciadas ao SIRGAS2000, na época 2000,40.
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IV Simpósio Brasileiro de Geomática – SBG2017
II Jornadas Lusófonas - Ciências e Tecnologias de Informação Geográfica - CTIG2017
F. L. S. Braga; W. R. Dal Poz ISSN 1981-6251
Analisando a Figura 9, 73,33% das discrepâncias
planimétricas das estações foram menores que 0,02m.
Desta forma, as discrepâncias planimétricas ilustradas na
Figura 9 fornecem a qualidade dos parâmetros utilizados
pelo IBGE, na transformação dos referenciais do IGS14
para SIRGAS2000, em conjunto com o processo de
atualização das coordenadas (época 2017,2 para época
2000,4).
5 CONCLUSÕES
As discrepâncias planimétricas apresentadas na
Figura 2, que são da ordem de 0,22 m, evidenciam a
evolução temporal das coordenadas, bem como a
incompatibilidade de referenciais. Porém, de acordo com a
Figura 3, ficou claro que o fator predominante na alteração
das coordenadas se refere evolução temporal das
coordenadas, em função do movimento da placa Sul
Americana, que ocorre, predominantemente, na direção
noroeste.
Contudo, ao compatibilizar os referencias
empregando os parâmetros fornecidos pelo o IGN, bem
como a época das coordenadas, as discrepâncias
diminuíram, na média, em torno de 07 vezes (0,22 m para
0,03 m). Isso comprova a necessidade de compatibilização
dos referenciais e épocas das coordenadas, para trabalhos
de precisão.
Ao realizar a compatibilização de referenciais do
IGS14 para SIRGAS2000, utilizando os parâmetros de
transformação utilizados pelo IBGE-PPP, as discrepâncias
planimétricas diminuíram em torno de 14mm, em relação
as discrepâncias apresentadas na Figura 2 (discrepâncias
planimétricas entre as coordenadas estimadas em relação
as coordenadas oficiais, sem realizar os processos de
compatibilização de referenciais e épocas). Já utilizando os
parâmetros de transformação de referenciais fornecidos
pelo IGN, as discrepâncias planimétricas diminuíram em
torno de 8mm na média, após a compatibilização de
referenciais.
Além disso, nota-se que o efeito da mudança de
referencial nas discrepâncias altimétricas, empregando os
parâmetros de transformação do IGN, foi em torno de 9mm
(diferença entre as Figuras 5 e 6). No entanto, como o
modelo de velocidade VEMOS2009 utilizado no processo
de atualização de coordenadas é horizontal, não é possível
realizar análise da evolução temporal na componente
altimétrica (Figura 7).
Em resumo, os resultados mostram a importância
do processo de compatibilização de referenciais e épocas,
em aplicações geodésicas de alta precisão.
AGRADECIMENTOS
Esta pesquisa teve o incentivo da Universidade
Federal de Viçosa através do Departamento de Engenharia
Civil, curso de Pós-Graduação em Engenharia Civil que
disponibilizaram seus equipamentos, instalações e
aplicativos computacionais.
Ao apoio financeiro que foi dado pela CAPES através
do consentimento da bolsa de estudos.
REFERÊNCIAS
ALMEIDA, M. S.; OLIVEIRA, G. D.; DAL POZ, W. R.
Comparação de coordenadas de estações da RBMC
transformadas e atualizadas para o ITRF2014. VI
Simpósio Brasileiro de Ciências Geodésicas e Tecnologias
da Geoinformação, Recife - PE, 24-25 de agosto de 2016.
ALTAMIMI, Z.; COLLILIEUX, X.; LEGRAND, J.
GARAYT, B. & BOUCHER, C. ITRF2005: A new
release of the International Terrestrial Reference
Frame based on time series of station positions and
Earth Orientation Parameters, J. Geophys. Res., 112,
B09401, doi:10.1029/2007JB004949. 2007.
ALTAMIMI, Z.; COLLILIEUX, X. & MÉTIVIER, L.
Analysis and results of ITRF2008. (IERS Technical
Note; 37) Frankfurt am Main: Verlag des Bundesamts für
Kartographie und Geodäsie, 54 pp., ISBN 978-3-86482-
046-5 (print version), 2012.
CARVALHO, A. S.; DAL POZ, W. R. Posicionamento
geodésico referenciado ao SIRGAS2000 (ITRF2000)
com base em serviços e ferramentas gratuitas
disponíveis na internet. V Simpósio Brasileiro de
Ciências Geodésicas e Tecnologias da Geoinformação,
Recife - PE, 12- 14 de Nov de 2014.
DREWES. H., HEIDBACH O. (2012). The 2009
Horizontal Velocity Field for South America and the
Caribbean. In: Kenyon S., M.C. Pacino, U. Marti (Eds.),
"Geodesy for Planet Earth", IAG Symposia, 136: 657-664.
IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística).
2017. Coordenação de Geodésia. Diretoria de
Geociências. Manual do Usuário - Aplicativo Online
IBGE-PPP Versão: janeiro 2017. Disponível em:
http://www.ibge.gov.br/home/geociencias/geodesia/ppp/
manual_ppp.pdf. Acesso: 11 junho de 2017.
IBGE-PPP (Serviço de Posicionamento por Ponto Preciso
on-line). Disponível em: <
http://www.ppp.ibge.gov.br/ppp.htm >. Acesso: 20 março
2017.
IERS Conventions (2010). Gérard Petit and Brian Luzum
(eds.). IERS Technical Note 36. Frankfurt am Main:
Verlag des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie,
2010. 179 pp., ISBN 3-89888-989-6. Disponível em
<https://www.iers.org/IERS/EN/Publications/TechnicalN
otes/tn36.html>.>. Acesso: 20 março 2017.
IV Simpósio Brasileiro de Geomática – SBG2017
II Jornadas Lusófonas - Ciências e Tecnologias de Informação Geográfica - CTIG2017
F. L. S. Braga; W. R. Dal Poz ISSN 1981-6251
IGN (2017). Institut National de L’Information
Géographique et Forestière. Disponível em:
<http://www.ignfi.fr/en/content/ign-has-published-new
estimation-itrf-international-terrestrial-reference-frame>.
Acesso em: 16 fevereiro 2017.
IGS (2017). International GNSS Service. IGS Products.
Disponível em: < http://www.igs.org/news/igs14-
reference-frame-transition >. Acesso: 20 fevereiro 2017.
ITRF (2017a). International Terrestrial Reference
Frame. Disponível em:
<http://itrf.ign.fr/ITRF_solutions/2014/tp_14-08.php>.
Acesso em: 21 janeiro 2017.
ITRF (2017b). International Terrestrial Reference
Frame. Disponível em:
<http://itrf.ensg.ign.fr/doc_ITRF/Transfo-
ITRF2008_ITRFs.txt >. Acesso em: 20 fevereiro 2017.
MONICO, J.F.G. Posicionamento pelo GNSS-Descrição,
fundamentos e aplicações. 2.ed. São Paulo: Editora
UNESP, 2008. 476p.
RAMOS, M. P. Análise Das Possibilidades de
Transformação de Referencial e Atualização de
Coordenadas No PPP.2015. 99f. Dissertação (Mestrado
em Engenharia Civil / Informações Espaciais) –
Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2015.
REBISCHUNG, P.; SCHMID, R. Preparations for the
IGS realization of ITRF2014. 2016. Disponivel
em:<http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2016/E
GU2016-7171.pdf >. Acesso: 23 março 2017.
REBISCHUNG, P. “Upcoming switch to
IGS14/igs14.atx”. 2016. Disponível em: <
https://igscb.jpl.nasa.gov/pipermail/igsmail/2016/008589.
html>. Acesso: 23 março 2017.
SIRGAS (2017a). Modelo de Velocidades de para a
América do Sul e Caribe (VEMOS2009). Disponível em:
< http://www.sirgas.org/index.php?id=54> Acesso em: 18
fevereiro 2017.
SIRGAS (2017b). Modelo de Velocidades de para a
América do Sul e Caribe (VEMOS2009). Disponível em:
< http://www.sirgas.org/index.php?id=241> Acesso em:
02 julho 2017.
SOLER, T; SNAY, R. A. Transforming positions and
velocities between the International Terrestrial Reference
Frame of 2000 e North American datum of 1983. Journal
of Surveying Engineering. v. 130, nº.2 p. 49-55, May 1,
2004.
WESTON, N. D.; SOLER, T. Rigorous Geodetic
Positioning in the Americas. 2012. Disponível em:
<https://www.ngs.noaa.gov/CORS/Articles/Weston-
SolerFIG-2012-Montevideo.pdf>. Acesso: 22 março 2017